Diseño musical y sonoro asistido por computadora (I): Principios físicos y fisiológicos del sonido

La mayor dificultad que existe para el aprendizaje de la música radica en que un micrófono funciona de manera muy distinta al oído, a diferencia de el ojo y una cámara que tienen un funcionamiento parecido. De esta manera es necesario utilizar ayudas conceptuales que son muy poco intuitivas, como es el caso de la nomenclatura de acordes o el pentagrama. Comprender las diferencias perceptuales del sonido nos permite comprender las dificultades en la trasmisión de un mensaje sonoro, que es el primer paso para comprender el funcionamiento de la música para poder componer.

Sala Nezahualocóyotl - Centro Cultural Universitario - UNAM

Tanto la luz como el sonido son fenómenos ondulatorios de naturaleza compleja. En el caso de la luz cada rayo está formado por ondas de diferente frecuencia que al pasar por un prisma se ralentiza de manera diferente el paso de una onda de cada frecuencia, produciendo su descomposición cuando el rayo termina de pasar por el objeto transparente. El sonido tiene un comportamiento parecido, ya que se encuentra formado por diferencias de presión de sonido de diferentes frecuencias, que puede ser descompuesto ya sea por nuestro oído o una computadora para poder entenderlo. Las diferencias comienzan una vez que llega la luz a nuestro ojo o a la cámara.
Dentro de nuestros ojos tenemos células llamadas conos, cuyos pigmentos absorben luz de distinta frecuencia. Dependiendo de la frecuencia de luz que reciba el ojo se activan los conos específicos y mandan una señal al cerebro que es interpretada como color. El funcionamiento del oído es distinto, puesto que no existe un tipo especial de célula que sea sensible a cada frecuencia, sino que las células sensibles de cada frecuencia son iguales. La diferencia radica en la distancia que recorren las ondas de sonido dentro de la cóclea, la parte del oído que es sensible a las ondas de sonido. Las frecuencias más rápidas terminan su recorrido en menor tiempo, por lo que son percibidas en la parte inicial del órgano (motivo por el cual perdemos la audición de las frecuencias agudas cuando envejecemos.
En cambio, las frecuencias graves logran recorrer una mayor distancia, por lo que son percibidas por las estructuras más internas de la cóclea. Es por ello que tenemos un rango de frecuencias que podemos oír, ya que si las frecuencias son muy agudas no alcanzan a recorrer el oído y no las escuchamos, de la misma manera las bajas frecuencias recorren el oído sin producir el movimiento de los cilios, los receptores que al moverse producen la excitación de las neuronas, por lo que tampoco podremos oírlas. Una diferente configuración del oído y tamaño de la cóclea cambia el rango auditivo, es por ello que los animales pueden escuchar sonidos que nosotros no. Un micrófono funciona de manera muy diferente, ya que posee una membrana por la que pasa corriente eléctrica de manera proporcional a la vibración, por lo que todas las frecuencias quedan registradas al mismo tiempo.

Es por este motivo que el procesamiento que realizan las computadoras es muy diferente del procesamiento que el realizado por los seres humanos. En un primer momento las modificaciones y análisis que pueden realizar las computadoras lo realizan en un dominio de tiempo contra valor de voltaje, reflejo del valor de presión que registraron los micrófonos y que nuestras bocinas son capaces de reproducir. En cambio, nuestra escucha depende de la descomposición de frecuencia, por lo que es necesaria la conversión de la señal en un espacio que pueda combinar tanto el tiempo como la frecuencia y un valor de magnitud en un espacio tridimensional. Esto trae problemas de resolución que veremos más adelante en procesado avanzado del sonido, pero nos queda claro que debemos modificar la manera en la cual se hace el registro de un sonido para poder modificarlo e interpretarlo por un ser humano.